FI92576C - Rikkihappomenetelmä ja laitteisto - Google Patents

Description

92576

Rikkihappomenetelmå ja laitteisto

Keksinnttn ala

EsillS oleva keksintO koskee menetelmaa rikkihapon 5 valmistamiseksi haponkestavaa materiaalia, yleenså lasia olevissa oleellisesti pystysuorissa putkissa lauhduttamal-la rikkihapon hOyryja. Sen tarkoituksena on taata se, etta pienet rikkihapon pisarat (happosumu) saadaan kootuksi erityiseen suodattimeen. Lauhtunut rikkihappo valuu alas-10 pain putkien lapi ja kootaan lahelia niiden alapaata. Kek-sintd koskee myfls laitteistoa menetelmån kayttamiseksi.

Menetelma on erityisen sopiva rikkidioksidin pois-tamiseksi pasutusprosesseista ja hydrykattiloista ja voi-malaitoksista poistuvista savukaasuista kaasussa olevien 15 rikkidioksidipitoisuuksien ottamiseksi talteen vakevan rikkihapon muodossa, mutta menetelma soveltuu my6s rikkihapon valmistamiseen kaasuista, jotka sisaitavat rikin oksideja 10 %:in asti.

Laitoksia, jotka periaatteessa kuuluvat nykyiseen 20 yleiseen tyyppiin rikin poistamiseksi ja samanaikaisesti NOx:n poistamiseksi savukaasuista, on esittanyt mm. P. Schoubye ja muut julkaisussa "Processing and utilization of High Sulfur Coals II", Chugh et al (toimittajat) Elsevier 1987, ja US-patenttihakemuksessa nro. 924 621.

: 25 Putkien sisMl&pimitta on tyypillisesti 25 - 60 mm ja tehokas jaahdytyspituus 120 - 150 kertaa putken sisaia-pimitta. Tailaisten putkien lukumaara riippuu kyseessa olevan laitoksen koosta. Voimalaitoksessa, jonka teho on 300 MW, lukumaara on suuruusluokkaa 60 000.

30 KeksinnOn tausta

On jo kauan ollut tunnettua, etta jaahdyttamaiia ja lauhduttamalla rikkihapon hOyryja ilmassa ja vesipitoista hOyrya (vesihOyrya) sisaitavassa ilmassa muodostuu rikki-happosumua, s.o. rikkihapon pienen pienten pisaroiden muo-35 dostamaa aerosolia. US-patenttijulkaisussa nro 2 017 676 »· 2 92576 on ehdotettu happosumun muodostumisen vastustamista jaah-dyttamaiia kaasua, joka sisaitaa S03, H2S04-h6yrya ja H20, pystysuorassa, ahtaissa keraamisissa putkissa, joita ympa-rbi hiekkakerros, jonka tarkoituksena on viivyttaa kaasun 5 jaahtymista, sekå ulompi metalliputki; jaahdyttavaa ainet-ta, edullisesti vetta on kosketuksessa metalliputkien ul-kopinnan kanssa. Taiia tavalla on mahdollista saada ai-noastaan konsentraatioltaan alhaista rikkihappoa ja put-kien ylåpåasta poistunut kaasu sisaitaa enemman happosumua 10 kuin mita nykyiset ymparistOvaatimukset sallivat.

DK-patenttijulkaisussa nro 145 457 (vastaa US-pa-tenttia nro 4 348 373) esitetaan menetelma vakevan rikki-hapon valmistamiseksi kaasuista, jotka sisaltavat S03 ja ylimaarin H20. Kaasu jaahdytetaan ja rikkihappo lauhdute-15 taan ja vakevdidaan kahdessa vaiheessa absorptiotornissa, joka sisaitaa taytekappaleita. Alimmassa vaiheessa kulkee syOtetty kaasu ylOspain vastavirtaan lauhtuneen hapon suh-teen, jonka konsentraatio taman johdosta suurenee. Seuraa-vassa vaiheessa rikkihappohOyry absorboituu rikkihappoon, 20 jota kierratetaan takaisin taytekappaleita sisaitavan ker-roksen lapi. Rikkihapposumun pitoisuus pidetaan alhaalla saatamaiia maaratylia tavalla sita lampbtilaa, jossa kier-toon palautettu happo poistetaan tornista. Taman patentti-julkaisun mukaan poistetaan jaijelia oleva happosumu ab-.25 sorptiovybhykkeen jaikeen sijoitetussa aerosolisuodatti-messa. Suodatin on "hidasnopeuksinen" suodatin, joka toi-mii siten, etta lineaarinen nopeus on alle 1 m/s ja pai-neenalennus yli 20 - 30 millibaaria.

DK-patenttihakemuksessa nro 1 361/82 (vastaa GB-30 patenttijulkaisua nro 2 117 368) esitetaan menetelma rik- kihapon valmistamiseksi tassa julkaisussa kuvatussa rikki-happotornissa. Torni on rakennettu putkityyppiseksi lam-mbnvaihtimeksi, jossa on kaksi vaakasuoraa putkiseinaa ja ryhma pystysuoria, haponkestavia putkia, jotka ulottuvat

II

3 92576 alemman putkiseinan alapuolella olevaan sisaantulo-osas-toon.

Lyhyt piirustusten selitys

Tata tunnettua menetelmåa samoin kuin esilia olevaa 5 keksintoa selostetaan helpoinunin viittaamalla piirustuk-siin, joiden kuvio 1 esittaa tekniikan nykyista tasoa tai-lå tekniikan alueella.

Piirustuksissa kuvio 1 esittaa kaavamaisesti laitteistoa GB-pa-10 tenttijulkaisussa nro 2 117 368 esitetyn ja patentoidun menetelman suorittamiseksi, kuvio 2 esittaa kaavamaisesti koelaitteistoa, jossa on suoritettu esilia olevan keksinnOn mukaiseen menetel-maan kohdistuvia kokeita, 15 kuviot 3 ja 4 esittavat keksinnOn mukaisessa mene- telmåssa kaytettavaksi tarkoitettuja kahta erilaista aerosol isuodattimien toteutusmuotoa, ja kuvio 5 esittaa kayria, jotka edustavat rikkihapon kastepistetta kaasuille, jotka sisaitavat vastaavasti 1 ja 20 2 miljoonasosaa rikkihappohttyrya, funktiona kaasussa ole- vasta vesipitoisen hOyryn pitoisuudesta.

Tekniikan tason tarkastelu GB-patenttijulkaisusta nro 2 117 368 tunnetussa prosessissa (katso kuviota 1) johdetaan kuuma kaasuvirta, : 25 jonka lampOtila on 240 - 330 eC ja joka siséltaa enintaan 10 tilavuus-% S03 50 % H20 (tilavuus-%:eina), ja jossa suh-de (tilavuus-% H20)/tilavuus-% S03) > 1, osastosta 2 ylOs-pain haponkestavien putkien 7 lapi, jotka on ulkopuolises-ti jaahdytetty ilmalla siten, etta se saa rikkihapon lauh-30 tumaan nestekalvoksi, joka virtaa alaspdin putken sisasei-namia pitkin. Jaahdytysilma johdetaan laitteiston lapi periaatteessa vastavirtaan putkissa olevaan, rikkihappoa sisaitavaan kaasuun nahden, s.o. johtamalla jaahdytysilma, jota syOtetaan sisaan kohdassa 12, vyOhykkeittain alaspåin 35 ylhaaita vastavirtaan putkien ohi monien vyOhykkeiden 4 92576 kautta, joita erottavat vaakasuorat ohjauslevyt 9. Jotta våltettaisiin suurten happosumumaarien muodostuminen put-kista poistuvaan kaasuun, niin maaratåan, etta tornista poistuvan jaahdytysilman lampOtilan (TA2) tulee tayttåå 5 seuraava ehto

(4) TA2 >125 + 6α + β + 0,2 () °C

jossa a on S03 + H2S04-h0yryn konsentraatio tilavuus-%:eina 10 torniin syOtetyssa kaasussa, β on vesihOyryn konsentraatio tilavuus-%:eina samassa syOtetyssa kaasussa, T2 on saman syOtetyn kaasun lampOtila °C:ina; Td on rikkihappohOyryn kastepiste samassa syOttOkaasussa, ilmaistuna °C:ina.

Kuviossa 1 tarkoittaa viitenumero 1 tuloputkea, 15 jossa on haponkestava vuoraus. Alemman ja ylemman putki-seinan 5 ja 6 vaiissa oleva putkien 7 osa on lauhdutusvyO-hyketta ja putkien sisaiapimitta on tyypillisesti 25 -50 mm; ne on valmistettu aineesta, jonka larnmOnjohtokyky on vahintaan 0,5 kcal/(m.h. °C), kaytannOssa lasista, 20 jonka johtokyky on noin 1,1 kcal/(m.h. °C). Jaahdytysilma tulee laitteistoon tulokohdan 12 kautta, putkista poistuva poistokaasu jåttaa laitteiston kokoomaosaston 16 kautta putken 15 lapi. Jaahdytysilmaa ohjaavat ohjauslevyt 9 vuo-rotellen poikittaisessa ja alaspain tapahtuvassa virtaus-. 25 suunnassa poistoaukkoihin 13, 14, jotka voidaan avata ja sulkea tarpeen mukaan. T2 on putkista poistuvien kaasujen poistumisiampOtila.

GB-patenttijulkaisusta nro 2 117 368 (DK-hakemus nro 1 361/82) tunnettu menetelma kasittaa useita tassa 30 selostettuja etuja verrattuna US-patentin 4 348 373 mene-telmaan; merklttavinta on se, etta kaasun jaahtymisesta ja rikkihapon lauhtumisesta kehittynyt lampO kaytetaan hyvak-si ilman tal kaasun esikuumennukseen, kun taas tama huo-mattava lampOmaara menetetaan jaahdytysveteen US-patentin

II

5 92576 4 348 373 mukalsessa menetelmassa. On kuitenkin olemassa myOs erSita puutteita.

Ensinnakin, kaytettaesså mainittua menetelmaa ei voida saavuttaa happosumun (rikkihapon pienten pisaroiden) 5 konsentraatioita, jotka ovat alle noin 25 miljoonasosaa H2S04 (109 mg H2S04/Nm3) kayttamaiia sellaisia putkia, joi-den sisahalkaisija on noin 30 mm tai suurempl, kun taas rakenteellisista ja taloudellisista syista on edullista kayttaa putkia, joiden sisahalkaisija on 35 - 40 mm ja 10 ulkohalkaisija on 40 - 45 mm, varsinkin suurissa laitok-sissa. Lisaksi on todettu toistamalla mainitun julkaisun taulukossa ilmoitettuja mittauksia, etta happosumun pitoi-suus lasiputkien jalkeen voi olla toisinaan suurempi kuin kaksi kertaa niin suuri kuin se mika taulukossa on esitet-15 ty muutoin samanlaisissa koeolosuhteissa.

Toiseksi, rikkihapon pienten pisaroiden pitoisuus poistokaasussa suurenee, jos kaasun lineaarinen nopeus putkissa suurennetaan arvosta 5 m/sekunti, kuten mainitaan julkaisussa, esim. arvoon 8 m/sekunti samanaikaisesti kun 20 putkien pituus suurennetaan 6 metriksi, kysymyksen ollessa putkista, joiden sisahalkaisija on 36 mm, tarkoituksella saada lammOnvaihtopinta, joka tarvitaan vaadittujen T2- ja TA2-arvojen saavuttamiseen. Kuormituksen tailainen suuren-taminen jokaista putkea kohti, jonka sisahalkaisija on ; 25 36 mm, arvosta noin 9 Mm3/h syttttOkaasua esim. arvoon 17 Nm3/h on hyvin toivottavaa, koska kuviossa 1 esitetyn tornin hinta riippuu suuresti ainoastaan tornissa olevien putkien lukumaarasta ja sen vuoksi tornin kokonaispoikki-leikkauspinnasta, kun taas ylimaaraiset kustannukset, joi-30 hin sisaltyvat putkien pidentaminen ja kuhunkin putkeen sydtettdvan kaasumaaran suurentaminen ovat hyvin pienet.

Kolmanneksi, on huomattu, etta happosumun pitoisuus putkista poistuvassa kaasussa suurenee, jos sydttdkaasussa olevan rikkihappohOyryn pitoisuus pienenee alle 1 tila-35 vuus-%:in H2S04. H2S04:n pitoisuuden ollessa 0,1 tilavuus-% 6 92576 tai sitå alempi pååosa kaasussa olevasta rikkihapon pitoi-suudesta poistuu tailiiin poistokaasun pienten pisaroiden muodossa siinåkin tapauksessa, etta kaavan (4) mukaisia lSmpotilaehtoja noudatetaan. Koska GB-patenttijulkaisun 5 nro 2 117 368 mukainen menetelma on erittain merkittava erityisesti rikin polstamiseksl savukaasuista (katso US-patenttihakemusta nro 924 621), on tarkeaa parantaa sita silia tavalla, etta poistokaasu sisaitaa plenia rikkihapon pisaroita maarissa, jotka ovat alle noin 40 mg H2S04/Nm3 10 (mika vastaa noin 9 miljoonasosaa H2S04), mika ymparistOl-liset seikat huomioonottaen on yleensa maaratty maksimi.

Menetelma happosumun (rikkihapon pienten pisaroiden) poistamiseksi putkien jalkeen, joka menetelma on pe-riaatteessa tunnettu DK-patenttijulkaisusta nro 145 457 15 (US 4 348 373), kasittaa poistokaasun suodattamisen aero-solisuodattimessa, joka on tavallinen kaikissa lasiputkis-sa kuviossa 1 esitetyssa tornissa. Taytteelia varustetussa tornissa tapahtuneen rikkihappohOyryjen lauhtumisen jalkeen jaijelia oleva happosumun pitoisuus poistetaan "hi-20 dasnopeuksisessa" aerosolisuodattimessa. Tailaisia aeroso-lisuodattimia kaytetaan tyypillisesti tavallisissa rikkihapon valmistuslaitoksissa ja niita tarvitaan sellaisten pisaroiden poistamiseen, joiden koko on pienempi kuin 1 pm. Hidasnopeuksista suodatinta, joka tyypillisesti : 25 koostuu sellaisten saikeiden tai kuitujen langoista, joi-den halkaisija on alle 0,05 mm, kaytetaan lineaarisella kaasun nopeudella, joka on alle 1 m/sekunti ja se aiheut-taa paineen alentamisen, joka on yli 20 - 30 millibaaria. Tailaisen aerosolisuodattimen kayttaminen putkista poistu-30 van kaasun puhdistamiseen aiheuttaisi hankaluuksia suodat-timen koon vuoksi ja myOs sen vuoksi, etta tapahtuisi yli-maaraista paineen alenemista. Suodattimessa erotettua hap-poa, jonka vakevyys on noin 75 % H2S04, ei sita paitsi voi-taisi kaytannOssa palauttaa takaisin kiertoon ja jakaa 35 putkiin. Tama saattaisi aiheuttaa viela kaksi vakavaa

II

7 92576 haittaa, nimitt&in ensiksi sen, etta suodattimessa erotet-tu happo (joka "laihoja" kaasuja (savukaasuja) kasitel-tSessS voisi muodostaa påaosan hapon tuotannosta) olisi vakevGitava sisaitamaan aina 93 - 96 %:in asti H2S04 eril-5 lisen laitoksen avulla; ja toiseksi olisi vaikeata pitåa putket puhtaina liasta, joka muuten huuhtoitui pois takai-sin putkien lapi virtaavan rikkihapon mukana.

Lyhyt keksinndn kuvaus

KeksinnOn kohteena on tarjota menetelmS edelia mai-10 nittujen haittojen korjaamiseksi, joita esiintyi menetel-missa, jotka ovat tunnettuja DK-patenttijulkaisusta nro 145 457 ja GB-patenttijulkaisusta nro 2 117 368.

Yliattaen on huomattu, etta happosumun, s.o. hapon pienien pisaroiden maara putkien poistokohdassa olevassa 15 kaasussa voidaan alentaa H2S04:n pitoisuuteen, joka on alle 40 mg/Nm3, verraten pienessa "suurinopeuksisessa" aerosoli-suodattimessa, jonka muodostavat saikeet tai kuidut, joi-den halkaisija on 0,05 - 0,5 mm, sovitettuna jokaiseen putkeen, kaasun nopeuksien ollessa 2-6 m/sekunti (las-20 kettuna vaikuttavassa paineessa ja korjaamatta suodattimen absorboiman tilavuuden osalta) paineen alenemisen suodattimen låpi ollessa valilia 2-20 millibaaria (mbar), usein valilia 4-10 mbar, sellaisissa olosuhteissa, etta seuraavat lampOtilayhtaiOt toteutuvat: 25

(1) TA2 > TA2* = Td - 30 - 10a eC

(2) T2 < T2* (3) T2 - TAX < 90 °C (edullisesti < 85 eC) 30 joissa symboleilla Td, T2 ja α on edelia maaritellyt merki-tykset, TAX ja TA2 ovat vastaavasti jaahdytysilman sisaan-tuloiampOtila ja poistumisiampOtila, TA2* on laskettu lam-pGtila, jonka yhtaiO (1) maarittelee, ja T2* on lampOtila, jossa H2S04:n hOyryn lampGtila vastaa kahta miljoonasosaa 35 H2S04-h0yrya putkista poistuvassa kaasussa. Kaikki lampGti- 8 92576 lat on ilmoitettu °C:eina ja T21 on normaalisti vålilia 100 - 125 eC, riippuen H20:n osapaineesta kaasussa siten kuin kuviossa 5 on esitetty. Erottunut rikkihappo virtaa takaisin putkeen ja poistuu siita lahelia sen pohjaa våke-5 vGityneen rikkihapon muodossa.

ElleivSt nSma olosuhteet sisaantulo- ja poistumis-lSmptttilojen osalta ole toteutettu, ei happosumua voida poistaa mainituilla yksinkertaisilla, suurinopeuksisilla aerosolisuodattimilla.

10 NiinpS keksintO koskee menetelmaa rikkihappohOyry- jen lauhduttamiseksi ja rikkihapon pienten pisaroiden ot-tamiseksi talteen oleellisesti pystysuorissa, haponkestå-våå ainetta olevissa putkissa kaasuista, jotka sisSltavSt 0,01 - 10 tilavuus-% H2S04-hGyrya ja 0 - 50 tilavuus-% H20-15 hiiyrya, jolloin rikkihappopitoista kaasua johdetaan put- kiin alhaaltapGin lampOtilassa, joka on 0 - 100 °C tasså kaasussa olevan rikkihapon kastepisteen yldpuolella, ja jaahdytetaan kaasun kulkiessa putkien lapi ylttspain pois-tumisiampOtilaan T2, joka on alempi kuin se lampOtila, jos-20 sa H2S04:n hOyrynpaine on noin 2 x 10'6 baaria tasapainoti-lassa putkien yiapaassa olevassa poistokohdassa vallitse-van vesipitoisen hdyryn (vesihdyryn) osapaineen kanssa, jolloin putkia jaahdytetaan ulkopuolelta kaasumaisella valiaineella, joka virtaa oleellisesti vastavirtaan rikki-; 25 happopitoiseen kaasuun nahden, ja lauhtuva rikkihappo virtaa alaspain putkien lapi jaahdytyksen aikana.

Keksinndn mukaiselle menetelmaile on tunnusomaista: (i) kuumennetaan kaasumaista vaiiainetta jaahdytyksen aikana sisaantuloiampiJtilasta TA2, joka on 0 - 50 eC, poistu-30 misiampOtilaan TA2 °C toteuttamalla yhtaiGiden (1) ja (3) ehdot, joissa kaavoissa Td on putkiin johdetun, rikkihappoa sisaitavan kaasun rikkihapon kastepiste, ilmaistuna °C:eina, ja a on H2S04:n tilavuus-%, laskettuna olettamal-la, etta S03 on taysin hydratoitunut, ja (ii) johdetaan 35 jokaisesta putkesta poistuva kaasu suurinopeuksisen aero-

II

9 92576 solisuodattimen låpi kaasun nopeuden ollessa 1-7 m/se-kunti, joka suodatin on sovitettu kaasutiiviiseen yhtey-teen jokaisen putken ylåpååhån ja kåsittåå kuituja tai såikeitå, joiden halkaisija on 0,05 - 0,5 mm, jolloin såi-5 keitå ja kuituja on låsnå mååråltåån, kerrospaksuudeltaan ja rakenteeltaan sellaisina, ettå paineen aleneminen suo-dattimen låpi on vålillå 2-20 millibaaria.

KeksintG koskee mybs laitteistoa kuvatun menetelmån suorittamiseksi. Laitteisto kåsittåå yhden tai useamman 10 kimpun haponkeståvåå materiaalia olevia, oleellisesti pys-tysuoria putkia, joista jokainen putki on varustettu kaasun sisååntulokohdalla sen alapfiåsså, kaasun poistokohdal-la sen ylåpååsså sekå hapon poistokohdalla låhellå pohja-pfiåtå, jolloin mainitut putket ulottuvat jååhdytysvybhyk-15 keen låpi, jonka pituus on 120 - 125 kertaa putken sisålå-pimitta, ja laitteisto on varustettu vastaavasti sen ylåpååsså ja alapååsså kaasumaisen jååhdytysaineen sisååntu-lo- ja poistojohdolla, jota våliainetta johdetaan vasta-virtaan putkissa virtaavaan kaasuun nåhden; keksinnon mu-20 kaan jokaisen putken sisålåpimitta on 25 - 60 nm ja jokainen putki on varustettu suurinopeuksisella aenosolisuodat-timella, joka on sovitettu kaasutiiviiseen yhteyteen putken ylåpåån kanssa, jolloin mainittu suodatin kåsittåå kuituja tai filamentteja, joiden halkaisija on 0,05 -: 25 0,5 mm ja joiden måårå, kerrospaksuus ja konfiguraatio ovat sellaiset, etta paineen aleneminen suodattimessa kaasun nopeuden ollessa 1-7 m/s on 2 - 20 mbaaria.

LåmmGnsiirtoarvon parantamiseksi voidaan keksinnbn mukaisen laitteiston putkien sisåpuolelle sovittaa hapon-30 keståvåå ainetta oleva nuora, jonka paksuus on 2 - 7 mm ja joka on kierretty kierukan muodostamiseksi, jonka ulkolå-pimitta on 90 - 100 % putken sisålåpimitasta ja kierteen nousu on 20 - 200 mm kierrosta kohti.

92576

Keksinndn yksityiskohtainen kuvaus

Keksinn5n valaisemiseksi on suoritettu sarja kokei-ta kuviossa 2 esitetysså koelaitoksessa. Se kåsittåå vain yhden putken ja sen kapasiteettina on kåsitellå enintåån 5 20 Nm3/h kaasua, joka sisåltåå rikkihappoa ja joka on val- mistettu ottamalla ilmaa huoneesta puhaltimen 20 avulla, kuumentamalla ilmaa såhkdkuumentimessa 22 ja sekoittamalla se vesihdyryn ja kaasumaisen S02:n kanssa toivotun kaasu-koostumuksen saamiseksi. Kaasuseosta kuumennetaan edelleen 10 noin 420 °C:seen såhkdkuumentimessa 24, jonka jålkeen se johdetaan katalyyttisen reaktorin 26 låpi, jossa noin 96 % kaasussa olevasta S02:n pitoisuudesta hapetetaan muotoon S03 tunnetun tyyppisen rikkihapon katalysaattorin avulla, joka sisåltåå vanadiinia ja kaliumia aktiivisina kompo-15 nentteina. Tåmån jålkeen kaasu jååhdytetåån låmmonvaihti-messa 28 noin 250 °C:seen (T3) ennen sen johtamista rikkihapon lauhduttimeen, joka kåsittåå yhden ainoan lasiputken 30, jonka pituus on 6 metriå ja sisålåpimitta 36 mm ja ulkolåpimitta 40 mm. Lasiputki on pituutensa ylåpååstå 20 lukien ympåroity 5,4 metrin pituudelta suuremmalla putkel-la 32, jonka låpi johdetaan jååhdytysilmaa puhaltimesta 34, mikå saa putkessa 30 olevan kaasuvirran jååhtymåån sen kulkiessa vastavirtaan ulommassa putkessa olevaan ilmavir-taan nåhden. Ulompi putki on eristetty 100 mm:n paksuisel-; 25 la mineraalivillakerroksella. Jååhdytysilmaa voidaan joh-taa jonkin kautta monista venttileistå 36, 38, 40 ja 42; tålldin jååhdytetyn vyOhykkeen pituudeksi voidaan sfiåtåå vastaavasti 5,4, 4,95, 4,55 tai 4,05 metriå. Jååhdytysil-man virtausolosuhteet sovitetaan sellaisiksi, ettå låmmdn-30 siirtoarvo (hv)(= heat transmission value) putken ulkosi-vulla on sama kuin vastaavassa putkessa tehdaslaitoksessa, jossa jååhdytysilma kulkee putkiryhmån låpi ristivirtauk-sena ja jossa on tyypillisesti 6 osastoa, ja vastavirtai-sesti siten kuin kuviossa 1 on esitetty. LåmmOnsiirtoarvo 35 on tyypillisesti 70 W/m2/°C putken ulkosivulla ja li 11 92576 30 W/m2/°C sis&sivulla, kun taas vastus lammOnsiirtoa vas-taan lasiseinåmåsså on merkitykseton.

Kuten mainittiin, paranee lammonsiirtoarvo putkes-sa, jos se sisaitaa koko pituudeltaan kierukan, joka on 5 muodostettu nuorasta, jonka paksuus on 2 - 7 mm, jonka kierukan ulkolSpimitta on sama tai hiukan pienempi kuin putken sisalSpimitta ja sen kierteen nousu on sopiva. Tama johtuu siitå seikasta, etta kierukka suurentaa putken låpi virtaavan kaasun turbulenssia lisaamattå happosumun mååråå 10 ja estamåttå hapon virtaamista takaisin alaspdin putken lapi. Kierukka tarjoaa siis mahdollisuuden suurentaa kaa-sunsyOttoa putken lapi suurentamatta viimemainitun pituut-ta. Kokeissa kåytettiin kierukkaa, jonka ulkohalkaisija oli 35 mm ja kierteen nousu 120 mm kierrosta kohti.

15 Toisissa kokeissa on huomattu, etta muiden vaiinei- den sisailyttamisesta turbulenssin lisåamiseksi putkessa, esim. ketjun, ruuvin tai spiraalin sisailyttamisesta, joi-den poikittainen ulottuvuus on oleellisesti pienempi kuin putken sisahalkaisija, on tuloksena happosumun suurentunut 20 vuotaminen putken 30 yiapaassa olevan suodattimen 44 lapi; tailaiset vaiineet eivåt sen vuoksi ole sopivia lammdn-siirtymisarvon parantamiseksi putkissa.

Kokeet suoritetaan kahdella erityyppiselia suodat- timella 44, joita on taydellisemmin luonnehdittu patentti- : 25 vaatimuksissa 2 - 4. Ensinmainittu suodatin on esitetty « kuviossa 3 ja siita kåytetaan seuraavassa nimitysta tyyp-pia A oleva suodatin, kun taas toinen on esitetty kuviossa 4 ja sita kutsutaan tyyppia B olevaksi suodattimeksi.

Tyyppia A oleva suodatin kasittaa lieriomaisen la-30 siputken, josta jaijempana kaytetaan nimitysta suodatin-patruuna 50 ja jonka sisahalkaisija on 46 mm ja pituus 200 mm. Suodatinpatruunan 50 alaosassa on kaulaosa 52, jonka ulkoiapimitta on 40 mm; ulkopuolisen tiiviisti so-vittuvan, polytetrafluorietyleenia olevan holkin 54 avulla 35 se on yhdistetty lasiputkeen 30, jolla on sama ulkoiapi- 12 92576 mitta. Suodatinpatruunan låpi tapahtuva paineen aleneminen mitataan haaraputken 56 avulla, joka on viety holkin låpi. Suodatusainetta 58 on sovitettu suodatinpatruunan sisåån; se kåsittåå fluorimuovia olevia såikeitå, joiden paksuus 5 on 0,3 nun ja jotka on kudottu nauhan muoton, jonka leveys on noin 160 nun, jolloin nauha on kååritty rullalle niin, ettå se sopii patruunan sisåån. Tåmån rulian halkaisija on sama kuin suodatinpatruunan sisåhalkaisija. Såiemateriaa-lia on noin 7 % rullan tilavuudesta. Kun kaasussa låsnå-10 olevat pienet rikkihapon pisarat liikkuvat ylOspåin rullan låpi, niin pienet pisarat tarttuvat kiinni ja agglomeroi-tuvat muodostaen suuria pisaroita, jotka virtaavat alas-påin vastavirtaan kaasuun nåhden ja kulkevat edelleen alaspåin lasiputkessa.

15 Suodatintyyppi B on sellainen såteettåinen suodatin kuin kuviossa 4 on esitetty ja se kåsittåå haponkeståvåå ainetta olevan rei'itetyn lieriOn 60, jonka ulkolåpimitta on noin 24 nun ja rei'itetyn vyOhykkeen pituus on 40 mm. 10 kerrosta kudottua suodatinkangasta 62, joka on valmistettu 20 kuiduista tai såikeistå, joiden halkaisija on 0,1 mm, on kierretty lieriOn ympåri. Suodattimessa olevaa virtauspin-taa voidaan pienentåå maksimipinta-alasta, joka on noin 30 cm2 (laskettuna lieriOn ulkopinnasta) tulpan 64 avulla, joka on sovitettu tiiviisti lieriOn sisåån ja såådetty : 25 tasoon, jossa se sulkee jotkin lieriOn rei'istå ja jåttåå peittåmåttå toivotun virtauspinta-alan. Nimitykset Bl ja B2 koskevat seuraavassa vastaavasti 26 ja 23 cm2:n suuruis-ta virtauspinta-laa, jotka on peittåmåttå såteettåisesså suodattimessa. Rei'itetty lieriO on sovitettu koteloon 66, 30 jonka sisåhalkaisija on noin 52 mm ja joka on alaosasta yhdistettynå lieriOOn 60 tiiviisti sopivan pohjan 68 avulla, jonka låpi ulottuu johto tai putki 70 tarkoituksella valuttaa suotautunut ja lasiputken låpi kulkenut happo, jolloin happo saadaan kulkemaan suodattimen ulkopinnalle 35 kaasunvirtauksen avulla.

. · ·

II

13 92576

Paineen aleneminen Δρ suodattimen ISpi voidaan laskea seuraavassa esitettyjen, hyvin tunnettujen kaavojen avulla, edellyttSen, etta kaasun lineaarinen nopeus v suodattimen låpi, kuitujen tai såikeiden paksuus d ja suoda-5 tinkerroksen pituus 1 virtaussuunnassa (tyyppi A) tai suo-datuskankaan kerrosten lukumåårå n (tyyppi B) ovat tunnet-tuja: (5) tyyppi A: Δρ = 3 x 10'3 x v1-2 x 1/d millibaaria (6) tyyppi B: Δρ = 3,5 x 1015 x v1,2 x n/d millibaaria 10

Seuraavassa valaistaan keksinndn mukaista menetel-maa muutamilla esimerkeilia.

Esimerkki 1

Kahta suodatintyyppiå kåyttåen saadut tyypilliset 15 koetulokset on koottu taulukoihin 1, 2 ja 3; putkiin syo-tetty kaasu sisaisi vastaavasti 0,1 % H2S04 + 7 % H20 (tai 25 %), 1 %:n H2S04 + 8 % H20, ja 6 % H2S04 + 7 % H20. Kon-sentraatiot ovat nimelliskoostumusta S03:n ollessa tSysin hydratoitunut muodostamaan H2S04. Hydratoitumisreaktio 20 S03 + H20 = H2S04 (hdyry) on aina tasapainossa koeolosuhteissa ja siirtyy kSytSnnol-lisesti katsoen tåydellisesti yhtålOn oikealle puolelle 25 alle 205 °C:n låmpOtiloissa.

Koetulokset 1-1 - 1-6 taulukossa 1 (0,1 % H2S04 + 7 % H20 sydtetysså kaasussa) osoittavat, ettS rikkihapon pienten pisaroiden pitoisuus kaasufaasissa ennen suodatin-ta on melkein vakio ja vastaa 60 - 80 % S03:n pitoisuudesta 30 sydtetysså kaasussa, kun TA2 alennetaan arvosta 194 eC ar-voon 124 eC T3:n, T2:n ja TA3:n ollessa vakioarvoissa, ja jSåhdytysvyOhykkeen pituus pienennetaSn 5,4 metrista 4,05 metriin ja jaahdytysilman virtausta suurennetaan sa-manaikaisesti T2:n pysyttamiseksi vakiona 100 eC:ssa. Suo-35 dattimeen A pidattyy 89 - 99 % naista pienista pisaroista · ♦ 14 92576 aina TA2:n arvoon noin 160 °C asti, samalla kun H2S04: pi-toisuus suodattimesta A poistuvassa kaasussa suurenee huo-mattavasti, arvosta 8-10 miljoonasosaa TA2:n niinkin al-haisissa arvoissa kuin 170 °C, noin arvoon 40 miljoonas-5 osaa, kun TA2 = 151 °C, arvoon 200 miljoonasosaa 138 °C:ssa, ja 400 miljoonasosaan, kun TA2 = 124 °C; tåsså TA2:n arvossa suodatin nåyttåå olevan kåytånnollisesti katsoen kykenemåtOn poistamaan pieniå pisaroita kaasufaasis-ta. Kokeet 1-7 ja 1-8 osoittavat, ettå TA2:n arvo on kriit-10 tinen arvo, joka mååråå, voidaanko happosumu erottaa suo-dattimessa. Nåiden kokeiden avulla TA2 alennetaan 155 °C:n alapuolelle suurentamalla kokeessa 1-8, vastaavasti pie-nentåmållå Tx arvoon 230 °C kokeessa 1-7; tåmå jååhdytysai-neen virtaus saa mydskin happosumun tunkeutumaan suodatti-15 men låpi. Koe 1-10 osoittaa, ettå putken låpi tapahtuvan kaasunvirtauksen suurentaminen arvoon 18 Nm3/h saa kaasussa olevan happosumun pitoisuuden ennen suodatinta suurenemaan 90 %:in rikkihapon mååråstå, mutta ettå suodatin silti poistaa tehokkaasti pienet pisarat. On huomattavaa, ettå 20 yritykset suurentaa kaasunvirtausta edelleen arvoon 22 Nm3/h epåonnistuivat, koska tåsså tapauksessa happo ei kyennyt virtaamaan takaisin alaspåin lasiputken låpi vas-tavirtaan kaasuun nåhden. Kaasun virtauksen våhentåmisestå arvoon 9 Nm3/h kokeissa 1-11, 1-12 ja 1-13 oli tuloksena : 25 happosumun pienentynyt pitoisuus ennen suodatinta, mutta hiukan suurempi pitoisuus suodattimen jålkeen. Koe 1-13 on kokeen 1-12 toisinto vain sillå erotuksella, ettå suoda-tinvydhykkeen pituus A-tyypisså kaksinkertaistettiin, rnika aiheutti paineen alenemisen kaksinkertaistumisen ja enem-30 mån kuin happosumun pitoisuuden puolittumisen suodattimen jålkeen. Kokeissa 1-14 ja 1-15 kohotettiin T2 arvoon 112 °C kohottamalla TAX arvoon 50 °C kokeessa 1-14, ja pienentå-mållå jååhdytysilman virtausta kokeessa 1-15. Kummassakin tapauksessa oli seurauksena happosumun pitoisuuden selvå 35 suureneminen suodattimen jålkeen, mikå osoittaa, ettå kaa-

II

?2576 15 sun maksimipoistolgmpOtila on er3s lisgkriteeri sen seikan tgyttgmiseksi, ettg suodatin voi poistaa tehokkaasti pie-nig hapon pisaroita. TgllOin huomataan, ettg H2S04:n vir-taaminen ulos hbyryn muodossa on vain 3 miljoonasosaa 5 112 °C:ssa, s.o. ettg enenungn kuin 80 % hapon poistumises- ta tapahtuu tgllbin pienten hapon pisaroiden muodossa. Kuvio 5 esittgg rikkihapon kastepisteen kaasuille, jotka sisgltgvgt 1 tai 2 miljoonasosaa rikkihapon hbyryg, funk-tiona H20:n pitoisuudesta kaasussa.

10 Mitg tulee paineen alenemisiin suodattimen poikki, niin huomataan, ettg suodattimet A ja B1 poistavat maini-tuissa lampotiloissa happosumua aina noin arvoon 8 -10 miljoonasosaa asti H2S04 paineen alenemisten ollessa noin 8 millibaaria, kun taas suodatin B2 - jossa kaasun 15 lineaarinen nopeus on 4 metrig/sekunti erotuksena nopeu-desta 2 metrig/sekunti suodattimessa B1 - puhdistaa sitg aina noin 1 miljoonasosaan asti H2S04 paineen aleneman ollessa 18 millibaaria ja muutoin samanlaisissa toimintaolo-suhteissa. (Jos tydskennellggn edelig esitetyissg lgmpoti-20 laolosuhteissa, jolloin vain pieni mggrg nestettg pidgttyy suodattimeen, niin paineen alenemiset ovat 10 - 20 % suu-rempia kuin ne paineen alenemiset, jotka on mitattu siing tapauksessa, ettg suodatin toimii kuivissa olosuhteissa kgytettgessg samaa kaasun nopeutta ja lgmpOtilaa, mutta 25 ilman H2S04 kaasussa).

Kokeissa 1-17 ja 1-18 alennettiin ilman sisggntulo-lgmpOtila TAX arvoihin 10 eC ja 0 °C samalla kun poistumis-lgmpOtila Tx pysytettiin 100 °C:ssa, jolloin lgmpiitilaero-tus T2-TAj suureni 80 eC:sta arvoihin 90 *C ja 100 °C; hap-30 posumun pitoisuus aerosolisuodattimien jglkeen suureni selvgsti ja ylitti 10 miljoonasosaa H2S04, kun T2 - TAX = 100 °C. Kokeissa 1-19 alennettiin T2 arvoon 80 °C, samalla kun TA2:n arvo pysytettiin 0 °C:ssa (suurentamalla jgghdy-tysilman virtausta), jolloin happosumun mggrg suodattimien 35 A ja B1 jglkeen putosi arvoon 10 miljoonasosaa H2S04; tgmg ♦ ♦ Ϊ2576 16 osoittaa sen, ettei TAx:n absoluuttinen arvo vaan ehdon (3) mukainen lampdtilaerotus on tårkeatå suodattimen kyvylle poistaa happosumua.

Taulukko 2 esittaa koetuloksia kaytettaessa sydttd-5 kaasua, joka sisaltaa 1 %:n H2S04 + 7 % H20. Kalkissa mit-tauksissa, joissa sydtetyn kaasun maarå oli 14 Nm3/h, oli happosumun pitoisuus kaasussa ennen suodatinta 500 -1 000 miljoonasosaa H2S04. Suodattimet A, Bl ja B2 poisti-vat hapon pienet pisarat samalla tavalla kuin taulukossa 1 10 esitetyisså kokeissa, vain silia erotuksella, etta TA2:n kriittinen arvo nåyttåa olevan 170 °C:n vaiheilla, mika vastaa sita seikkaa, etta TA2*:n lasketaan yhtaiOn (1) mu-kaan olevan 172 °C.

Taulukko 3 esittaa tuloksia kokeista kåytettåessa 15 sydttdkaasua, joka sisaltaa 6 % S03 + 13 % H20. Kokeista 3-1 - 3-6 nahdaan, etta TA2:n tulee olla yli noin 175 °C, jotta suodattimet λ ja 61 kykenisivat poistamaan happosu-mupitoisuuden, 500 - 1 000 miljoonasosaa, ennen suodatinta arvoon, joka on alle 10 miljoonasosaa H2S04. Nayttaa myds 20 silta, etta happosumu voidaan poistaa tehokkaasti alemmal-la lineaarisella nopeudella ja alemmalla paineen alenemi-sella kuin siina tapauksessa, etta syOttdkaasu sisaitåå 0,1 % H2S05.

Vesipitoisen hdyryn (vesihOyryn) måårån suurentami- : 25 nen kaasussa sallii toiminnan korkeammassa lampdtilassa T2 • < lasiputken poistopaassa. Tama nahdaan kokeista 1-21 ja 1-22 taulukossa 1. TailOin H20:n pitoisuuden suurentaminen sydttdkaasussa arvoon 25 % merkitsee mahdollisuutta suu-rentaa poistoiampdtila vaiille 120 - 125 °C ilman sitå 30 riskia, etta H2S04:n pitoisuus poistokaasussa ylittaa noin 10 miljoonasosaa (ehdon (2) mukaan) ja rikkihapon kaste-pistetta Td kaasulle, joka sisaltaa 2 miljoonasosaa H2S04-hdyrya, kuten on luettavissa kuviosta 5, samoin kuin H20:n osapainetta poistokaasussa. Vastaavasti nahdaan kokeista 35 3-11 ja 3-12 taulukossa 3, etta H20:n pitoisuuden suurenta minen sydttdkaasussa arvoon 25 %, jolloin 19 % H20 on lasna

II

17 92576 poistokaasussa, merkitsee sitå, ettå T2 voidaan suurentaa arvoon noin 120 °C ehdon (2) mukaan. Vastaavanlaiset kokeet 1-17 ja 1-18 sekå koe 3-8 osoittavat, ett H2S04:n pi-toisuus kaasussa suodattimien jålkeen suurenee låmpotila-5 eron T2 - TA: suuretessa, vaikkakin vaikutus tålloin ko-keissa, joissa kåytetåån våkevåå kaasua, nåyttåå olevan heikompi, kuin kåytettåesså laihoja kaasuja, jotka sisål-tåvåt sisååntulokaasussa H2S04:n mååriå, jotka ovat suu-ruusluokkaa 0,1 %.

10 Esimerkki 2

Kokeet, joissa kåytettiin såikeen paksuuksina 0,05, 0,1, 0,2 ja 0,5 nun kuviossa 3 esitetysså suodatintyypisså, s.o. tyypisså A, rullalle kierretysså neuletavarassa, an-toivat seuraavat tulokset: kåytettåesså såiettå, jonka 15 paksuus oli 0,05 nun, ei erilleen suotautunut happo kyennyt virtaamaan takaisin suodattimesta ja alas lasiputkeen kaa-sun nopeuksien ollessa yli noin 1,5 metriå/sekunti, vaan se pidåttyi suodattimeen, mikå merkitsee sitå, ettå si tå ei voitu kåyttaå. Kåytettåesså såiettå, jonka paksuus oli 20 0,1 mm, tapahtui samalla tavalla kaasun nopeuksien ollessa 2-3 metriå/sekunti, ja såikeen paksuuden ollessa 0,2 mm ei happo kyennyt virtaamaan takaisinpåin kaasun nopeuksien ollessa yli noin 5 metriå/sekunti. Alemmilla kaasun no-peuksilla pienet hapon pisarat suodattuvat pois konsent-: 25 raatioon, joka on alle 5-10 miljoonasosaa H2S04 paineen alenemisten ollessa alle 10 - 20 millibaaria ja neuleen såiemateriaalin muodostaman rullalle kåårityn rainan le-veyden ollessa 160 mm, edellyttåen, ettå yhtåldiden (1), (2) ja (3) måårittelemat låmpdtilaehdot ovat tåytetyt; 30 kåytettåesså 0,5 mm:n paksuista såiettå ei ole mitflån ris-kiå siitå, ettå neste pidåttyisi suodattimeen, mutta oli vålttåmåtOntå sisållyttåå kaksi 120 mm:n levyistå rullaa suodatinpatruunaan, jotta hapon måårå poistokaasussa saa-taisiin alle 10 miljoonasosaa; happosumun pitoisuus suo-35 dattimen jålkeen nåytti sitå paitsi olevan muutamia mil-joonasosia S03:n arvon ollessa 0,1 % ja samoissa toiminta- 18 92576 olosuhteissa ja paineen alennuksissa kuin mittauksissa taulukossa 1. Kokelden perusteella paateliaån, ettå 0,2 -0,4 mm:n suuruiset sSikeen paksuudet ovat sopivimpia esil-1¾ olevan keksinndn tarkoitusta vårten.

5 Esimerkki 3

Taulukoissa 1, 2 ja 3 esitettyjen kokelden ohella, mutta suoritettuna kudoksella, jossa kuitujen paksuus on 0,1 mm kudoksessa, jota katetSSn sateettaiseen virtaukseen perustuvassa suodattimessa B, on suoritettu kokeita kåyt-10 tåen langan paksuutena 0,05, 0,2 ja 0,3 mm. Kokeet osoit-tivat, etta paineen aleneminen viirakangassuodattimien poikki, joissa kuidun paksuus oli 0,05 mm, oil spastabii- li. Eritylsestl toimintaolosuhteiden muutosten yhteydessa saattoi paineen aleneminen suureta ajoittain 2-3 kertai-15 seksi. Suodatinkangas, joka oli valmistettu langoista, joiden paksuus oli yli 0,2 mm, edellytti, happosumun riit-tavanasteisen poistamisen saavuttamiseksi yhtaididen (1), (2) ja (3) maarittelemien parametrien puitteissa, joko niin korkeita kaasun lineaarisia nopeuksia suodattimessa, 20 etta paineen aleneminen tuli huomattavasti suuremmaksi kuin mita taulukoissa 1, 2 ja 3 on esitetty; tai etta oli vaittamatdnta kayttaa useampia kuin 10 suodatinkangasker-rosta sateettaisessa suodattimessa, ja kaytannOllisistå syista ei ole olemassa tilaa taile kysymyksen ollessa mai-ί 25 nitusta (optimaalisesta) putkien vaiisesta etaisyydesta putkiryhmassa lasiputkitornissa.

Keksinndn kåyttfi teollisuudessa

On odotettavissa, etta keksintO muodostuu teolli-sesti merkittavaksi erityisesti rikkidioksidin poistami-30 seksi pasutusprosesseista ja voimalaitoksista tulevista savukaasuista, erityisesti kysymyksen ollessa keskisuuris-ta ja suurista voimalaitoksista. Taman vuoksi keksinnOn voidaan odottaa vahentavan huomattavasti ilman saastumista teollisuusalueilla. Erityisena etuna on se, etta sy5tt6-35 kaasuissa oleva rikkidioksidi saadaan talteen hyvin kon-sentroituna, erittain puhtaana rikkihappona.

t 1-2576 19

Taulukko 1

Kokeet syGttGkaasulla, joka sisålsi 1 000 miljoo- nasosaa H2S04 + 7 % H20. Td = 185 °C. TA2* = 155 °C (katso yhtaloa (1)), T2* (kastepiste kaasulle, joka sisalsi 2 mil- 5 joonasosaa H2S04 ja 7 % H20) = 109 °C.

Jåahdy-syotto- tetty w . virtaus vyohyke T! T2 TA TA Miljoonasosia

Esim. J 3 ' 1 1 z H SO ennen nro Nm /h m °C °C °C °C suodatinta 10 1 -Ί 1 4 5,4 250 100 20 1 94 600 1-2 14 4,95 250 100 20 184 600 1-3 14 4,5 250 100 20 170 700 1-4 14 4,05 250 100 20 151 700 1-5 14 4,05 250 95 20 138 700 15 1-6 14 4,05 250 90 20 124 800 1-7 14 5,4 230 70 20 150 600 1-8 14 4 j 5 250 70 20 145 700 1-10 18 5 ,4 250 100 20 1 73 900 20 1-11 9 4,5 250 100 20 198 150 1-12 9 4.05 250 100 20 193 200 / 1-13 9 4,05 250 100 20 193 200 1-14 14 5.4 250 112 50 188 600 1-15 14 5,4 250 112 20 205 700 25 1-16 14 5 ,4 280 100 20 200 700 1-17 14 5,4 250 ICO 10 201 700 1-18 14 5,4 250 100 0 205 800 1-19 14 5,4 250 80 0 177 700 30 Kokeet syGttGkaasulla joka sisalsi 1 000 miljoonas- osaa H2S04 + 25 H20. Td * 192 “C. T2* = 124 eC.

1-21 14 5,4 250 112 50 190 600 1-22 14 5^4 270 125 50 200 600 35 1-23 14 5,4 270 112 20 220 -2576 20

Taulukko 1 (jatkoa)

Kokeet syottokaasulla, joka sisålsi 1 000 miljoo-nasosaa H2S04 + 7 % H20. Td = 185 'C. TA2* = 155 °C (katso yhtålOå (1)), T2* (kastepiste kaasulle, joka sisålsi 2 mil-5 joonasosaa H2S0« ja 7 % H20) * 109 °C.

Miljoonasosia

HoS0. suodat- KaaSU" n°peUS ΔΡ- mbar

Esim. tfmeR ^lkeen m/S suodattimen lapi nro A B1 B2 A Bl B2 A B1 B2 10 1-1 8 10 1 3,2 2,0 4.0 8 8 18 1-2 8 10 1 3,2 2,0 4,0 8 8 18 1-3. 10 10 1 3 .,2 2,0 4,0 8 8 19 1-4 40 50 5 3 ,2 2,0 4 ,0 8 8 20 1-5 200 200 10 3,2 2 ,0 4 ,0 8 9 20 15 1-6 400 400 50 3,1 2,0 3,9 8 9 20 1-7 30 30 5 2,9 1 ,8 3,7 7 7 16 1-8 100 50 15 2,9 3 ,7 7 7 18 1-10 68 1 4,1 2,6 5,2 12 12 26 20 1-11 10 15 2 2,05 1,3 2,6 4 5 10 1-12 12 15 2 2.05 1.3 2.6 4 5 10

1 > J

1-13 5 2,05 8 1-14 20 20 5 3,3 2,1 4,2 9 9 19 1-15 15 20 10 3,3 2,0 4,2 9 8 19 '25 1-16 8 10 2 3.2 2,0 4,0 8 8 18 1-17 10 10 3 3,2 2 4.0 8 8 18 1-18 20 20 5 3,2 2,0 4,0 8 8 19 1-19 10 10 1 3,0 1,9 3,8 7 7 18 30 Kokeet syottokaasulla joka sisålsi 1 000 miljoonas- osaa H2SO< + 25 % H20. Td = 192 eC. T2* = 124 °C.

1-21 55 1 3,3 2,0 4,1 9 9 20 1-22 15 20 5 3,4 2,1 4,3 9 9 24 35 1-23 · 10 10 2 3,3 2,0 4.1 9 9 20 » » k li --’2576 21

Taulukko 2

Kokeet: sy£>t:1:0kaasulla, joka sisalsi 1 %:n H2S04 + 7 % H20. Td = 220 "C. TA2* = 172 °C (yhtålS (1)). T2* = 109 °C.

5 Jaahdy-

Syotto- tetty virtaus vyohykeT^ T2 TA^ TA2

Esim. 2 nro Nm /h m 10 2-1 1 4 5 , 4 260 100 20 196 2-2 14 4,95 260 100 20 184 2-3 14 4,55 260 100 20 168 2-4 14 4,05 260 100 20 1 48 2-5 14 4?55 300 100 20 175 15 2-6 9 4,05 260 100 20 180 2-7 14 5,4 260 100 0 206

Taulukko 2 (jatkoa) 20

Miljoonas- H SO, ΛΡ» mbar, osia Suodattimen suodattitnen lapi

Esim. ennen jalkeen A Bl B2 nro suodatinta A B1 B2 /25 : 2-1 -500 5518 8 20 2-2 -500 5818 8 20 2-3 -800 25 40 8 9 22 2-4 -2000 100 100 50 9 10 24 30 2-5 2000 10 10 2 8 8 20 2-6 1000 8844 4 14 2-7 -800 12 14 4 8 8 20 35 22 92576

Taulukko 3

Kokeet syott6kaasulla, joka sisålsi 6 % H2S04 + 7 % H20. Td = 265 °C. TA* = 175 “C. T2* = 109 "C.

Jaah- Miljoonasosia 5 SyottS- tetty TA H2S04 „ . virtaus vyonyke i 3 12

Esim. 2' ennen nro Nm /h m suodatinta 3-1 11 5,4 300 100 20 230 500 10 3-2 11 4,55 300 100 20 198 700 3-3 11 4,05 300 100 20 176 700 3-4 11 4,05 300 100 30 162 1000 3-5 11 4,0 5 300 100 40 153 1000 3-6 11 4,05 280 100 20 162 700 15 3-7 11 5,4 300 115 35 222 800 3-8 11 5,4 300 100 0 240 500

Kokeet sy6tt0kaasulla, joka sisålsi 6 % H2S04 ja 20 25 % H20. Td = 170 °C. T2* = 124 'C.

3-11 11 5,4 300 115 35 225 800 3-12 11 5,4 300 120 40 225 900 23 92576

Taulukko 3 (jatkoa)

Kokeet syottokaasulla, joka sisålsi 6 % H2S04 + 7 % H20. Td = 265 °C. TA2* = 175 °C. T2* = 109 °C.

5 Miljoonasosia H SO, suodat- Kaasun nopeus ^P>

Esim. timen jalkeen m/s suodattimen lapi nro A B1 B2 A B1 B2 A B1 B2 3-1 5 5 < 1 2,2 1.(4 2^8 4 4 9 10 3-2 5 10 <1 2,2 1,4 2.8 5 4 3-3 10 20 1 2,2 1,4 2.8 6 5 10 3-4 50 80 10 2.2 1.4 2,8 10 6 15 3-5 100 200 22 1,4 2.8 15 7 3-6 40 60 2,2 1,4 2,8 10 6 15 3-7 20 30 2,3 1,4 3,0 5 5 12 3-8 884 2,2 1,4 2,8 4 4 9

Kokeet syOttSkaasulla, joka sisålsi 6 % H2SO< ja 20 25 % H20. Td = 170 eC. T2* = 124 "C.

3-11 5 2,2 5 3-12 10 2,2 5 • ·

Claims (6)

24 92576

1. Menetelma rikkihappohOyryjen lauhduttamiseksi ja rikkihapon pienten pisaroiden ottamiseksi talteen oleelli-5 sesti pystysuorissa, haponkeståvSå ainetta olevissa put-kissa kaasuista, jotka sisaitavat 0,01 - 10 tilavuus-% H2S04-h0yryS ja 0 - 50 tilavuus-% H20-hdyrya, jolloin rikki-happoa sisaitavaa kaasua johdetaan yldspSin putkiin si-saantulolSmpOtilassa, joka on 0 - 100 °C kaasussa olevan 10 rikkihapon kastepisteen yiapuolella, ja jåahdytetaan sen kulkiessa putkien lapi ulostulolåmpOtilaan T2, joka on alempi kuin se låmpOtila, jossa H2S04-h0yryn paine on noin 2 x 10~6 baaria tasapainotilassa putkien yiapaassa olevassa ulostulossa vallitsevan vesihOyryn osapaineen kanssa, jol-15 loin putkia jaahdytetaan ulkopuolelta kaasumaisella vaii-aineella, joka virtaa oleellisesti vastavirtaan rikkihap-poa sisaitavaan kaasuun nahden ja jonka lampdtila on saa-delty, jolloin putkien lapi alaspain virtaava rikkihappo lauhtuu jaahdytyksen aikana, ja kustakin putkesta poistuva 20 kaasu johdetaan suurinopeuksisen aerosolisuodattimen lapi, joka on sovitettu kaasutiiviisti kunkin putken yiapaahan, tunnettu siita, etta (i) saadetaan kaasumaista vaiiainetta jaahdytyksen aikana sisaantuloiampdtilasta TA2, joka on 0 - 50 °C, pois-,* 25 tumisiampdtilaan TA2 °C siten, etta seuraavat ehdot taytty-vat: (1) TA2 > Td - 30 - 10a°C ja (3) T2 - TAX < 90 eC 30 joissa Td on putkiin johdetun, rikkihappoa sisaitavan kaa-sun rikkihapon kastepiste, ilmaistuna °C:eina, ja a on H2S04:n tilavuusprosenttimaara, laskettuna olettaen, etta S03 on taysin hydratoitunut, ja 35 (ii) johdetaan kaasu suurinopeuksisen aerosolisuo- dattimen lapi kaasun nopeuden ollessa 1-7 m/sek., jol- » Ii 25 92576 loin suodatin kasittaa filamentteja tai kuituja, joiden halkaisija on 0,05 - 0,5 mm, ja joiden maara, kerrospak-suus ja konfiguraatio ovat sellaiset, etta paineen alene-minen suodattimessa on vaiilia 2-20 mbaaria.

2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelma, t un net t u siita, etta kaytetaan suodatinta, joka kåsit-taa oleellisesti pystysuoran lieriGmåisen kotelon, johon suodatusaine on sovitettu, jolloin mainittu suodatusaine koostuu sellaisista hapon keståvista monofilamenteista 10 kudotusta materiaalista, joiden paksuus on 0,2 - 0,7 mm, ja neuleen leveys on 1 - 10 mm, jolloin mainittu kudottu aine on kierretty tai laskostettu lieriGmaisen tulpan muo-toon, jonka korkeus on 20 - 300 mm ja poikkileikkauspinta vastaa lineaarista kaasun virtausnopeutta 2-5 m/sek., 15 mainitun poikkileikkauksen ollessa samanaikaisesti sama kuin kotelon sisapuolinen poikkileikkaus.

3. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelma, t unnet t u siita, etta i) kaytetaan suodatinta, joka kasittaa oleellisesti 20 lieriOmaisen, pystysuoran kotelon, joka sisaitaa suodatus- ainetta, joka koostuu sellaisista haponkestavista kuiduis-ta tai filamenteista, joiden lapimitta on 0,04 - 0,3 mm, kudotusta tekstiilista, jolloin mainittu kudottu tekstiili on kaaritty rei'itetyn lieridn ymparille, joka on koak-25 siaalinen kotelon kanssa, siten, etta se sallii kaasun virrata sateettaisesti kaarityn tekstiilin ja rei'itysten lapi lineaarisella nopeudella 2-6 m/sek., ii) kootaan se rikkihappo, joka on lauhtunut suoda-tusaineessa, samoin kuin se, joka on kulkeutunut kaasun 30 mukana suodatusaineen lapi ja niin olien lauhtunut jo ennen suodatinta, suodatinkotelon pohjalle, ja iii) johdetaan lauhtunut rikkihappo taaita johdon kautta alaspain putkeen, jossa kaasu on jaahdytetty.

4. Patenttivaatimuksen 3 kohdan (i) mukaan menetel-35 ma, tunnettu siita, etta kuitujen tai filamenttien lapimitta on 0,05 - 0,2 mm. • · 26 92576

5. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelma, t unnet t u siita, etta rikkihappopitoisen kaasun nopeus putkissa on 2 - 6 m/sek., laskettuna silia perusteella, etta kaasun teoreettinen lampdtila on 0 "C.

6. Jonkin edelia olevan patenttivaatimuksen mukai- sessa menetelmassa kaytettåva laitteisto, joka kasittaa yhden tai useamman kimpun haponkestavaa ainetta olevia putkia, jolloin jokaisen putken alapaassa on kaasun si-saansyOttdkohta, yiapaassa kaasun poistokohta ja hapon 10 poistojohto lahelia alapaata, jolloin mainitut putket ulottuvat jaahdytysvytthykkeen lapi, jonka pituus on 120 -250 kertaa putken sisaiapimitta ja joka vydhyke on varus-tettu yiapaastaan ja alapaastaan vastaavasti kaasumaisen jaahdyttavan vaiiaineen sisåantulo- ja poistokohdalla, 15 jota vaiiainetta johdetaan vastavirtaan putkissa olevaan kaasuun nahden, tunnettu siita, etta jokaisen putken sisaiapimitta on 25 - 60 mm ja jokainen putki on varustettu suurinopeuksisella aerosolisuodattimella, joka on sovitettu kaasutiiviiseen yhteyteen putken yiapaan 20 kanssa, jolloin mainittu suodatin kasittaa kuituja tai filamentteja, joiden halkaisija on 0,05 - 0,5 mm ja joiden maara, kerrospaksuus ja konfiguraatio ovat sellaiset, etta paineen aleneminen suodattimessa kaasun nopeuden ollessa 1-7 m/s on 2 - 20 mbaaria. ♦ · It . 27 92576